Timo Baumeister Matr.-Nr

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1 Timo Baumeister Matr.-Nr. 235792
Mikroelektronische und optische Bauelemente Prof. Hagemann Aufbau und Funktionsweise von LC-Displays Timo Baumeister Matr.-Nr

2 Technologien/Bauformen Quellen
LC-Displays Einführung Prinzip Technologien/Bauformen Quellen Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

3 Einführung Flachbildschirme Lichterzeugung
keine Lichterzeugung (Hintergrundbeleuchtung) Lichterzeugung LED Light Emitting Diode LCD Liquid Crystal Display Plasma / PDP Plasma Display Panel Aktive Matrix TFT Thin Film Transistor Passive Matrix weitere Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

4 LCD = Liquid Crystal Display „Flüssigkristallanzeige“
Einführung LCD = Liquid Crystal Display „Flüssigkristallanzeige“ Flüssigkristalle: 1888 von Friedrich Reinitzer (Botaniker) entdeckt Transparente Kristalle mit richtungsabhängigen Eigenschaften (anisotrop) Stäbchenförmige Moleküle sind in einer Richtung angeordnet (nematisch) Richtungsänderung bei Anlegen einer Spannung (3-6V) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

5 Grundsätzlicher Aufbau:
Prinzip Grundsätzlicher Aufbau: Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

6 Technologien/Bauformen
Zellenformen: Schadt-Helfrich-Zelle TN-Display (Twisted Nematic) STN-Display (Super Twisted Nematic) DSTN-Zelle (Double Super Twisted Nematic) TSTN-Display (Triple Super Twisted Nematic) (FST Film Supertwisted) MVA-LCD (Multi-Domain-Vertical-Alignment) IPS (In Plane Switching) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

7 Technologien/Bauformen - Schadt-Helfrich-Zelle
Die Schadt-Helfrich-Zelle ist eine spannungsgesteuertes Lichtventil. Polarisator Transparente Elektrodenschicht (Indium-Zinn-Oxid) vor und hinter Flüssigkristall (LC) LC richtet sich je nach Spannung aus (U=0V: 90°Schraube, U=5V: 0° Drehung) Spiegel reflektiert einfallendes Licht Normally-White-Mode (90° verdrehte Polarisatoren) Normally-Black-Mode (parallele Polarisatoren) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

8 Technologien/Bauformen - TN-Display (Twisted Nematic)
Wird das Licht im Flüssigkristall um 90° gedreht, spricht man von einer TN-Zelle Kontrastverhältnis von 3:1 (viel zu gering) (Kontrast: eingeschalteter Bildpunkt ist 3 mal so hell wie ein ausgeschalteter) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

9 Technologien/Bauformen
Probleme: Schlechter Kontrast Schlechte Blickwinkeleigenschaften Nachleuchten (träge) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

10 Technologien/Bauformen - STN-Display (Super Twisted Nematic)
Wird das Licht im Flüssigkristall um 180° oder 270° gedreht, spricht man von einer STN-Zelle Kontrastverhältnis von 7:1 Problem: Farbverfälschungen (unterschiedliche Brechungsindizes bei verschied. Wellenlängen) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

11 Technologien/Bauformen - DSTN-Display (Double Super Twisted Nematic)
2 STN in Reihe LC in STN 1 linksdrehend, in STN 2 rechtsdrehend Farbverfälschung wird aufgehoben STN 1 aktiv, STN 2 passiv Kontrastverhältnis von 15:1 Nachteil: dickere Bauform komplex passive Zelle aktive Zelle Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

12 Technologien/Bauformen - TSTN-Display (Triple Super Twisted Nematic)
Farbverfälschung wird durch 2 Kompensationsfolien ausgeglichen Nur ein STN nötig Kontrast 18:1 dünner, billiger, leichter, besserer Kontrast Auch FST „Film Supertwisted“ genannt Polarisator Folie Glas STN-Flüssigkristall Glas Folie Polarisator Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

13 Technologien/Bauformen
Probleme: Schlechter Kontrast Schlechte Blickwinkeleigenschaften Nachleuchten (träge) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

14 Technologien/Bauformen – IPS (In Plane Switching)
Blickwinkelverbesserung auf 170° E-Feld parallel zur Oberfläche zu langsam zu viel Energie nötig aufgrund der Elektrodenanordnung Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

15 Technologien/Bauformen - MVA-LCD (Multi-Domain Vertical Alignment)
Eine Zelle ist in mehrere Teilbereiche unterteilt (Multi-Domains) Blickwinkel 160° senkrecht und waagerecht teuer schlechterer Kontrast als bei TN-Zellen Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

16 Technologien/Bauformen
Probleme: Schlechter Kontrast Schlechte Blickwinkeleigenschaften Nachleuchten (träge) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

17 Technologien/Bauformen
Flachbildschirme keine Lichterzeugung (Hintergrundbeleuchtung) Lichterzeugung LED Light Emitting Diode LCD Liquid Crystal Display Plasma / PDP Plasma Display Panel Aktive Matrix TFT Thin Film Transistor Passive Matrix weiter Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

18 Technologien/Bauformen - Passive Matrix
Ansteuerung über Zeile u. Spalte Cross Talk (Feld entlang Leiter) Viele Graustufen => geringe Auflösung Hohe Auflösung => geringer Kontrast Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

19 Technologien/Bauformen
Flachbildschirme keine Lichterzeugung (Hintergrundbeleuchtung) Lichterzeugung LED Light Emitting Diode LCD Liquid Crystal Display Plasma / PDP Plasma Display Panel Aktive Matrix TFT Thin Film Transistor Passive Matrix weiter Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

20 Technologien/Bauformen – Aktive Matrix
jedes Pixel hat eigenen Verstärker (Transistor) schnelles Ansteuern TFT (auf Glas aufgedampft) Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

21 Technologien/Bauformen - Aktive Matrix
jeder Bildpunkt (Dot) besteht aus 3 Farbzellen Rechenbeispiel: 21‘‘ Display Native Auflösung: 1600x1200 1.600x1.200x3= Fläche A = 1365cm² 4220 Transistoren pro cm² Transistor max. 1/10 der Zellenfläche Transistor Punkt- abstand Farbzelle Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

22 Quellen www.tomshardware.de/ www.hpfsc.de/
de.wikipedia.org Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen

23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Ende Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Noch Fragen? Timo Baumeister SS 2005 Mikroelektronische und optische Bauelemente FH Aachen